光芯片行业研究报告:算力需求提升光芯片正扬帆(附下载)

发布时间:2024-01-22 15:31:56 来源:爱游戏手机官网

  半导体光器件是光通信产业重要组成部分。光通信器件是光通信产业的重要组成部分,使用光信 号和光纤传输信息。光通信系统通过电光转换将电信号转换为光信号,并通过光纤传输至接收端 进行光电转换。光通信器件包括光芯片、光器件和光模块,其中光芯片是实现光转电、电转光、 分路、衰减、合分波等基础光通信功能的核心。光器件和光芯片是光通信器件的两大重要组成部 分,光芯片是驱动光有源光器件和光无源器件产生作用的核心。

  光芯片细分品类多,大范围的应用于所有的领域。光芯片大致上可以分为有源光器件芯片和无源光器件芯片。有源光芯片包括激光器芯片和探测器芯片,而无源光芯片则包括 PLC 和 AWG 芯片。激光器芯片 和探测器芯片分别用于将电信号转换为光信号和将光信号转换为电信号。激光器芯片能更加进一步 分为边发射激光器芯片(EEL)和面发射激光器芯片(VCSEL)。探测器芯片使用最广泛的是 PIN光电 二极管(PIN-PD)和 APD(雪崩光电二极管)。

  光芯片产业链大致分为衬底、光通信激光器芯片(外延/芯片设计/芯片制造)、有源器件、光模 块、下游最终客户等几大环节。光芯片行业上游主要为原材料和生产设备供应商,光芯片行业中 游主要为下游光模块厂商提供有源光芯片和无源光芯片。随着光电半导体产业的蓬勃发展,光芯 片已经大范围的应用于通信、工业、消费等众多领域。

  光芯片的生产的基本工艺包括芯片设计、基板制造、磊晶成长、晶粒制造、封装测试共五个主要环节。多数中国企业大多分布在在芯片设计环节,而全球可以在一定程度上完成高纯度单晶体衬底批量生产的企业主要 为海外企业。磊晶生长/外延片是光芯片行业技术壁垒最高的环节,成熟技术工艺大多分布在于中国 台湾以及美日企业。晶粒制造和封装测试环节主要集中在中国台湾。

  光芯片生产采用的各工艺综合性更强,龙头厂商多采用 IDM 经营模式。逻辑芯片厂商中,新进入 的企业多采用 Fabless 模式,以此减少资本投入,将更多资源集中投入研发。光芯片行业厂商采 用 IDM 模式,因为光电子器件遵循特色工艺,器件价值提升不完全依靠尺寸缩小,而有赖于功能 增加。IDM 模式更加有助于各环节自主可控,能及时响应各种类型的市场需求,灵活调整生产计划,高效 排查问题原因,从而提升芯片性能,满足下游客户需求。

  磊晶生成的外延片质量是决定光芯片性能的重要的条件,是厂商竞争优势及技术实力的核心体现。MOCVD 和 MBE 是两种主要的磊晶生长方式,其中 MOCVD 是以有机物作为晶体生长原材 料,在衬底上进行气相外延;而 MBE 是将需要生长的单晶物质按元素的不同分别放在喷射炉中, 通过加热使元素喷射的分子流在衬底上长出晶格结构,技术难度较高。

  光芯片制造准入门槛高。光芯片使用的 III-V 族半导体材料要求芯片设计与晶圆制造环节相互反馈 与验证,需要独特的设计结构并优化制造工艺。光芯片制造涉及的流程长,需要长时间积累相关 技术、经验与管理制度。因此,对光芯片商用化制造能力提出严苛的要求,提高了制造准入门槛。

  激光芯片厂商持续提升产品输出功率,巩固竞争实力。以国产高功率半导体激光芯片厂商长光华 芯为例,2012 年成立以来,不断推出高亮度单管芯片,2019 年推出 15W 单管芯片,2020 年推 出 18W、25W 单管芯片,2021 年实现 30W 单管芯片量产,产品持续向更高功率段迭代。

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  光芯片是光通信产业链核心环节。光通信产业链中,组件可分为光无源组件和光有源组件。光无 源组件在系统中消耗一定能量,实现光信号的传导、分流、阻挡、过滤等“交通”功能,主要包 括光隔离器、光分路器、光开关、光连接器、光背板等;光有源组件在系统中将光电信号相互转 换,实现信号传输的功能,最重要的包含光发射组件、光接收组件、光调制器等。光芯片加工封装为 光发射组件(TOSA)及光接收组件(ROSA),再将光收发组件、电芯片、结构件等进一步加 工成光模块。光芯片的性能直接决定光模块的传输速率,是光通信产业链的核心之一。

  光芯片是光模块成本中占比最大的部分。光模块的成本由多种因素组成,包括光器件、电芯片、 PCB 和外壳等原材料。其中,光器件的成本占比最高,达到了 73%。在光器件中,光发射器件和 光接收器件的成本占光器件成本的 80%,而激光器和探测器中的核心光芯片占据了总成本的 85%。随着传输速率的提高,光芯片在光模块成本中的比例也慢慢变得大,10Gbs 以下光模块中光芯片占 比 30%,10Gbs-25Gbs 光模块中占比 40%,而 25Gbs 以上光模块中光芯片的占比则达到了 60%。

  光芯片发展与光通信和光模块密不可分,行业正处于加速发展阶段。光芯片是光通信和光模块的 重要组成部分,随着光通信行业的发展和应用场景的变化,光模块和光芯片都在加速发展。光模 块行业已经经历了几十年的发展,光子集成技术的产业体系初步形成,推动了光芯片产业的高速 发展。光芯片在降低光纤损耗等方面发挥了及其重要的作用,在新兴领域方面具有巨大的发展潜力。

  欧美国家光芯片技术领先,国内光芯片企业追赶较快,目前全球市场由美中日三国占据主导地位。海外光芯片企业已形成产业闭环和高行业壁垒,可自主完成芯片设计、晶圆外延等关键工序,可 量产 25G 及以上速率的光芯片。部分中国光芯片企业已具备领先水平,随技术能力提升和市场 认可度提高,竞争力将逐渐增强。源杰科技构建了 IDM 全流程自主可控业务体系,2020 年公 司 10G、25G 激光器芯片系列新产品的出货量在国内均排名第一,2.5G 激光器芯片系列新产品的出货量排名领先。华工科技旗下华工正源拥有亚洲先进的光模块自动化线体,具备全系列新产品的垂直 整合以及快速批量交付能力,云岭光电实现 25G 激光器芯片量产。长光华芯在设计、量产高功率 半导体激光芯片基础上,纵向延伸覆盖下游器件、模块及直接半导体激光器业务,横向拓展 VCSEL 及光通信芯片。炬光科技业务覆盖上游“产生光子”“调控光子”及中游汽车、泛半导体、 医疗健康领域,与多家业内知名公司达成合作。聚飞光电参股德国硅光技术公司 Sicoya 布局高端 半导体领域,Sicoya 主营硅光芯片、光电芯片、光电器件及光模块。三安光电提供 VCSEL 芯片 及阵列、DFB 激光器、光电二极管等高速光学产品的代工业务。

  各类光芯片国产替代率分化明显,高端光芯片国产替代率仍较低。我国光芯片企业已基本掌握 2.5G 及以下速率光芯片的核心技术,根据 ICC 预测,2021 年该速率国产光芯片占全球比重超过 90%;10G 光芯片方面,2021 年国产光芯片占全球比重约 60%,但不同光芯片的国产化情况存 在一定差别,部分 10G 光芯片产品性能要求比较高、难度较大,如 10G VCSEL/EML 激光器芯片 等,国产化率不到 40%;25G 及以上光芯片方面,随着 5G 建设推进,我国光芯片厂商在应用于 5G 基站前传光模块的 25G DFB 激光器芯片有所突破,数据中心市场光模块公司开始逐步使用国 产厂商的 25G DFB 激光器芯片,2021 年 25G 光芯片的国产化率约 20%,但 25G 以上光芯片的 国产化率仍较低,约为 5%,目前仍以海外光芯片厂商为主。

  当前新一轮以 AI为代表的科技革命正席卷全球,OpenAI开发的 ChatGPT使得 AIGC非常关注。而在 AIGC 商业化应用加速落地的背景下,算力基础设施的海量增长和升级换代将成为必然趋势。算力基础设施建设背景下,光芯片投资机会凸显:1)AIGC 等技术应用的背后是庞大的算力支撑, 光纤接入、数据通讯等数据流量的快速地增长将直接拉动光模块增量,光芯片作为光模块中最核心 的器件将深度受益;2)AIGC 的算力要求催生高速率、大带宽的网络需求,光模块向更高速率演 进,将有力推动光芯片的技术升级和更新换代;3)数据中心的网络架构升级导致内部光连接增 加,传统三层架构的数据中心正向叶脊架构过渡,意味着光模块需要更快的传输速率和更高的覆 盖率,中高端光芯片有望快速放量。激光雷达等应用的快速落地也将有力推升光芯片的需求。

  光模块现阶段主要使用在于光通讯领域,根据 LightCounting 数据测算,2022 年全球光模块市场 规模同比增长 14%,预计 2022-2027 年全球光模块市场 CAGR 为 10%,在 2027 年超过 200 亿 美元。总的来看在光通讯市场蒸蒸日上的背景下,光模块市场规模将稳步增长。按应用领域拆分 后的数据,光模块市场主要驱动因素为占比最高的两块,即以太网和 WDM。在数据中心内部业 务中主要用以太网来承载通用计算业务,而 CWDM 与 DWDM 都是目前解决日渐增长的信息传输 带宽容量的有效手段。LightCounting 预测光互联将凭借有源光缆的发展在未来五年保持约 10%的 复合增速,亦为整体光模块市场贡献一定增量。

  根据 LightCounting 数据测算,全球光芯片市场规模将从 2022 年的 27 亿美元增长至 2027 年的 56 亿美元,CAGR 为 16%。从高速光模块的发展的新趋势来看,用于 PAM4 以太网和相干 DWDM 传 输的 DSP 特别的重要,并将持续助力光芯片市场增长。PAM4 光模块的优点是可以直接用于嵌入 式 DWDM 网络的交换机中,这对具有构建嵌入式 DWDM 数据网络意义重大。

  光芯片是光模块的核心部件,根据 LightCounting 数据测算,光芯片占光模块市场比重从 2018 年约 15%的水平到 2025 以后超过 25%的水平,呈上涨的趋势。光电子器件是光模块的重要组成部 分,光芯片的成本占比分布在低端器件、中端器件、高端器件上的数据大约分别为 20%、50%、 70%。随着通讯、AI 等产业对高性能光模块的需求迅速增加,光芯片将呈现量价齐升的增长趋势。

  中国光芯片市场规模增速领先,占全球市场占有率持续提升。根据 ICC 预测,2019-2024 年,中国 光芯片厂商销售规模占全球光芯片市场的比例将不断的提高。得益于光芯片国产化进度的持续推进, 以及国内未来几年 5G 设备升级和相关应用落地,大量数据中心设备更新和新数据中心也会持续 助力光芯片市场规模的增长,中国将成为全世界增速最快的地区之一。

  封装方式演进推动光模块更新换代。光模块传输速率越高,其结构越复杂,因此就需要不同的封装 方式。从传统的 GBIC 封装方式,到体积更小的 SFP 封装,再发展至目前的 QSFP-DD、OSFP 封装,光模块封装方式持续演进,使得光模块朝着更高速率、更小体积、可热插拔的方向发展。

  光模块在电信市场主要使用在于基站及终端设备,体现在接入网与承载网等场景。接入网可分为有 线接入与无线接入,目前有线接入网的主流技术是光纤接入。光纤接入可分为 PON(无源光网络 接入)以及部分 AON(有源光网络接入),其中 PON 为实现 FTTH 的主流方案。光纤接入中的 组成部分可分为 OLT、ONU、ODN 和 OTN。OLT(光线路终端)是电信的局端设备,用于连接 光纤干线;ONU(光网络单元)通过 ODN(光配线网)光信号双向传输的功能,完成对 OLT 信 号的分析;ONT(光网络终端)是 FTTH 的最末端单元,ONU 的组成部分。整个结构中使用 PON 技术的传输容量大、成本低、维护简单、可靠性强,是非常经济有效的方案。当前 EPON/GPON 技术采用 1.25G/2.5G 光芯片,并向 10G 光芯片过渡。承载网由大量光纤设备组成, OTN(光传送网结构)为目前主流方案。OTN 继承了 SDH 和 WDM 的双重优势,其物理基础在 链路上依赖于 WDM 技术,维持着对光模块的高需求格局。

  根据 Light Counting 数据测算,全球电信侧光模块市场规模保持高增长,预计到 2027 年将突破 100 亿美元。受益于光通信技术的升级,光模块作为核心部件市场规模保持增长。我国是光纤接 入全方面覆盖的大国,为国内光芯片产业高质量发展带来良好机遇。其中 FTTx 光纤接入是全球光模块用 量较多的场景,而我国是 FTTx 市场的主要推动者。2021 年 11 月,工信部发布《“十四五”信 息通信行业发展规划》要求全面部署新一代通信网络基础设施,全方面推进 5G 移动通信网络、千 兆光纤网络、骨干网、IPv6、移动物联网、卫星通信网络等的建设或升级,指明信息基础设施建 设的目标,在规划目标落地的过程中,光芯片需求量也将不断增长。

  5G基站渗透率快速提升,持续增加光模块需求。截至 2022年底,全国移动通信基站总数达 1083 万个,5G 基站数量为 231 万个,占移动基站总数的 21%,较上年末提升 7pct。2022 年全国新建 5G 基站 89 万个,推动 5G 基站渗透率快速提升。

  高端光芯片需求或将不断的提高。随着4G向5G过渡,无线G, 电信模块将进入高速率时代。中回传将更加广泛采用长距离 10km-80km 的 10G、25G、50G、 100G、200G 光模块,该类高速率模块中将需要采用对应的 10G、25G、50G 等高速率和更长适 用距离的光芯片,推动高端光芯片用量持续不断的增加。基站建设重心从宏基站逐步向 5G 小基站转移,或可提高光芯片整体 ASP。小基站对各模块封装 上有体积小的需求,5G 小基站的增量符合光芯片封装发展的新趋势,预计电信需求端高性能光芯片的 渗透率将提升。

  光模块在数通市场大多数都用在数据中心的交换机、服务器等领域。数据中心是信息网络的数据汇聚 中心,服务器之间、交换机之间以及服务器与交换器的数据互通依赖于光模块实现。现代新一代 的数据中心为了应对数据流量的增长以及兼顾更灵活的扩容升级和冗余备份能力,普遍开始采用 Spine-Leaf 叶脊网络架构。

  随着数据流量的不断增多,数据中心交换机互联速率逐步由 100G 向 400G 升级,并将逐步出现 800G 需求。根据 LightCounting 的统计,预计至 2026 年,800G 光模块市场规模将迅速增加并 达到 18 亿美元,带动 25G 及以上速率光芯片需求。光模块是实现数据中心内部光网络互联的关 键硬件设备,随着端口数和密度的提升,光模块的成本会占到数据中心光网络成本的接近一半。

  激光雷达硬件可分为四大模块。完整的激光雷达硬件包括扫描、发射、接收和控制四大模块,扫 描模块控制光的传播方向,扫描形式影响探测范围和稳定能力;发射模块负责发射激光,光源及发 射形式影响探测范围深度;接收模块探测器影响灵敏度,进而影响探测范围;控制模块进行算法 处理,生成模型,辅助无人驾驶决策算法。

  辅助驾驶功能对更高感知精度的要求助推车载激光雷达市场发展。激光雷达探测原理分为飞行时 间(ToF)及调频连续波(FMCW)方式。ToF 成熟度高,除激光器外主要部件采用 CMOS 工艺, 成本可迅速下降;而 FMCW 探测方式虽在性能上有一定优势,但商用成本仍偏高。1550nm 激光器搭配 FMCW 信噪比更高,为未来发展趋势。目前使用 905nm 光源的激光雷达最 大探测距离集中在 150-200 米,接近人眼安全限制功率下极限测试距离。要实现更远的探测距离 需换成对人眼更安全的 1550nm 光源,其使用的是价格较高的磷化铟材料,与砷化镓探测器配对 使用,其成本比较高。FMCW 激光雷达能够较好适配 1550nm 光源,其信噪比与传输光子总数成正比,而不依赖峰值功率,所需光源功率将大幅降至 100-150mW。在模拟雾气中,FMCW 信噪比 优于脉冲激光,体现了更好的探测性能与稳定性。

  激光雷达应用加速应用,推升光芯片巨量需求。根据 LightCounting 数据,2021 年全球车载激光 雷达市场规模仅为 1 亿美元,而 2030 年将达到 156 亿美元,期间 CAGR 高达 66%。近年来,搭 载激光雷达的车型明显增多,2021 年本田的 Valeo 车型甚至搭载了 5 颗激光雷达,极大催生了激 光雷达中光芯片的用量。

  高速率激光器芯片龙头,聚焦光芯片行业。公司主要营业业务为光芯片的研发、设计、生产与销售, 基本的产品包括 2.5G、10G、25G 及更高速率激光器芯片系列产品等,目前主要应用于光纤接入、 4G/5G 移动通信网络和数据中心等领域。根据 C&C 的统计,2020 年在磷化铟(InP)半导体激光 器芯片产品对外销售的国内厂商中,公司收入排名第一,其中 10G、25G 激光器芯片系列产品的 出货量在国内同行业公司中均排名第一,2.5G 激光器芯片系列产品的出货量在国内同行业公司中 排名领先。

  细分产品批量供货,与大客户合作紧密。公司已建立了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测 试的 IDM 全流程业务体系,2020 年,凭借 2.5G 1490nm DFB 激光器芯片,公司成为客户 A 该领 域的主要芯片供应商;凭借 10G 1270nm DFB 激光器芯片,公司在出口海外 10G-PON(XGS-PON)市场中已实现批量供货;凭借 25G MWDM 12 波段 DFB 激光器芯片,公司成为满足中国 移动相关 5G 建设方案批量供货的厂商。公司向主流光模块厂商批量供货,产品用于国内外大型 通讯设备商,并最终应用于中国移动、中国联通、中国电信、AT&T 等国内外知名运营商网络中, 已成为国内领先的光芯片供应商。

  全流程自主可控,摆脱进口依赖。公司已建立了包含芯片设计、晶圆制造、芯片加工和测试的 IDM 全流程业务体系,拥有多条覆盖 MOCVD 外延生长、光栅工艺、光波导制作、金属化工艺、 端面镀膜、自动化芯片测试、芯片高频测试、可靠性测试验证等全流程自主可控的生产线。公司 拥有自主知识产权的晶圆外延技术,将芯片设计与外延工艺相结合,借助快速研发迭代缩短研发 周期,于2020年推出应用于硅光子集成的大功率激光器芯片产品。公司完成了大功率激光器芯片 技术的开发,在面对下一代光通信方案硅光子集成技术时,能促使我国逐步摆脱对进口光芯片的 依赖。

  营收净利持续提升。2018~2021 年,源杰科技营业收入由 0.7 亿增长至 2.3 亿,CAGR 49%;归 母净利润增速高于营收增速,由 1600 万增至 9500 万,CAGR 81%。2020 年营收净利同比快速 增长,主要因 5G 基站建设快速推进,公司 25G DFB 芯片需求量增加较快;2021 年,一方面受 5G 基站建设频段方案调整的影响,公司 25G DFB 芯片需求承压,另一方面受益于光纤接入市场 需求的持续推动,公司的 10G 激光器芯片销售规模快速增加,全年整体收入同比基本持平。10G-PON 市场需求旺盛,推动公司业绩持续增长。公司预计 2022 年营收 2.8 亿元,同比增长 22%;归母净利润 1 亿元,同比增长 5%。2021-2022 年上半年 10G-PON 市场继续保持旺盛的需 求,公司 10G 1270nm DFB 激光器芯片和 2.5G 1270nm DFB 激光器芯片系列产品出货量同比增 长较快。

  光纤接入业务为营收主力。2022H1 公司光纤接入业务营收占比约 78%,主要产品有 2.5G 1270/1310/1490/1550nm、10G 1270nm DFB 激光器芯片等。营收规模持续稳定增长,主要是因 为光纤到户移动通信、数据中心业务覆盖率的提高以及国内外向 10G-PON 技术更新换代拉动了 光模块、光器件以及光芯片市场需求的增加。移动通信业务收入波动较大,主要与移动通信市场 的产品需求及结构变动有关。2020 年业绩大幅提升,主要系运营商基站建设规模增加、运营商基 站采用以 25G 光芯片为主的光模块方案以及下游厂商加大产品备货。数据中心业务主要产品为 25G CWDM 4 波段 DFB 激光器芯片,已实现批量出货。

  公司毛利率保持在 60%以上。2020 年,随着 10G、25G 等中高端产品销量大幅增加,高毛利产 品带来公司整体毛利率的大幅提高。2021 年,受 5G 基站建设频段方案调整的影响,25G 激光器 芯片系列新产品出货量及价格下降导致公司毛利率略有下降。2022 年上半年,公司数据中心市场的主要客户受疫情影响,采购节奏放缓,使得 25G 激光器芯片产品的收入占比下降,对公司整体毛 利率水平略有影响。25G产品毛利率超80%。2020年,受益于5G基站建设提速,市场需求提升,公司的25G CWDM 6/LWDM 12/MWDM 12 波段 DFB 激光器芯片的产量增加,规模化生产大幅降低了单位成本,毛 利率超过 90%。2021 年,公司 25G 激光器芯片系列新产品整体毛利率较上年度下降,销售的主要 为用于数据中心的 25G CWDM 4 波段 DFB 激光器芯片,该类产品的定价较低,使得公司 25G 激 光器芯片系列新产品整体平均售价有所下降。2022 年上半年,受自产封装占比提升影响,公司 25G 激光器芯片系列新产品的平均单位成本较上年度增加,使得毛利率水平下降。

  募投项目兼顾各产线发展。公司 IPO 投向“10G、25G 光芯片产线G 光芯片产 业化建设项目”和“研发中心建设项目”。10G、25G 产线建设项目侧重扩产,解决产能受限问 题;50G 产业化项目促进高端产品批量生产,增强盈利能力;研发项目推进新品开发,保持公司 领先地位。

  三大业务协同发展,光通信领域行业领先。公司形成了智能制造业务、联接业务、感知业务三大 业务格局,在联接业务中的光通信领域,公司具备从芯片到器件、模块、子系统全系列产品的垂 直整合能力,产品包括有源光器件、智能终端、光学零部件等,公司围绕 5G、F5G、数据中心、 智能汽车、5G to B 五大应用场景,为客户提供智能“光联接+无线联接”解决方案,产品市场占 有率处于行业领先地位。

  公司围绕下一代信息通信网络,从芯片、材料、技术、工艺和应用布局新领域。2022年子公司华 工正源在数通中心业务领域,实现高端光芯片自主可控,助力数字时代全球算力需求,收入同比 增长 470%;100G/200G/400G 全系列光模块批量交付,进入海内外多家头部互联网厂商;应用 于超大规模云数据中心 800G 硅光模块已于 2022 年第三季度正式推向市场,引起业内广泛关注。在 5G 业务领域,无线光模块系列产品发货量保持行业领先地位,客户侧 10G-400G 传输类光模 块全覆盖,线/QSFP-DD 产品迭代取得重大进展,光模块产品收入同比增长 21%;“觉影”(Joinsite) 5G 无线小站产品发货量行业领先,并成功推出 RHUB 新产品,产品向更高端 迈进。接入网业务领域,下一代 25G PON 光模块产品已与客户开展联调,50G PON 启动产品布 局。应用于新能源汽车等领域的联接产品技术路线逐渐明晰,将形成新的业绩增长点。2022 年公 司全球光器件供应商排名跃升至第八位,市场影响力进一步提升,净利润大幅增长。

  高端光芯片实现量产,国产化进程推进。参股子公司云岭光电生产的 5G 用 25G 激光器芯片通过 国际巨头验证,并于 2022 年 3 月实现量产。云岭光电实现了产业链全国产化,从激光器芯片设 计、外延设计及材料生长、晶圆制造到芯片测试和验证的全流程拥有自主知识产权,在高端激光 器芯片领域实现突破。

  聚焦半导体激光行业,量产高功率半导体激光芯片。公司基本的产品包括高功率单管系列产品、高 功率巴条系列新产品、高效率 VCSEL 系列新产品及光通信芯片系列新产品等。针对半导体激光行业核 心的芯片环节,公司已建成覆盖芯片设计、外延生长、晶圆处理工艺(光刻)、解理/镀膜、封装 测试、光纤耦合等 IDM 全流程工艺平台和 3 吋、6 吋量产线,应用于多款半导体激光芯片开发, 突破一系列关键技术,是少数研发和量产高功率半导体激光芯片的公司之一。逐步实现高功率半导体激光芯片的国产化。目前商业化单管芯片输出功率达到 30W,巴条芯片连 续输出功率达到 250W(CW),准连续输出 1000W(QCW),VCSEL 芯片的最高转换效率 60% 以上,产品性能指标与国外先进水平同步,打破国外技术封锁和芯片禁运,逐步实现了半导体激 光芯片的国产化。依托高功率半导体激光芯片,实现纵向延伸。公司在设计、量产高功率半导体激光芯片基础上, 紧跟市场需求,适应众多激光应用场景,实现纵向延伸,覆盖下游器件、模块及直接半导体激光 器业务,推动了竞争力增强。

  横向扩展 VCSEL 芯片及光通信芯片,丰富产品种类。公司产品中高功率半导体激光芯片和光通 信芯片属于边发射激光芯片,在此基础上横向扩展至面发射激光芯片中的 VCSEL 芯片。高功率 半导体激光芯片又分为单管芯片及巴条芯片,单管芯片只有一个发光单元,巴条芯片是由多个发 光单元并成直线排列的激光二极管芯片,巴条芯片经过钝化、镀膜后,可解理为单个发光单元的 单管芯片。目前,公司形成了四大产品系列,广泛应用于光纤激光器、固体激光器及超快激光器 等光泵浦激光器泵浦源、国家战略高技术领域。

  高功率系列新产品为营收支柱,VCSEL 产品开始贡献营收。公司营收由 2018 年 0.9 亿增至 2021 年 4.3 亿,CAGR 达 67%。2022 年因宏观环境因素,激光器需求低迷,营收略降 10%至 3.9 亿。2020 年公司实现扭亏,主要系 2019 年股份支付基本完成以及营收、毛利率提升。2022 年预计归 母净利润 1.3 亿,同比增长 9%。高功率单管系列和巴条系列营收占比超 95%, 2021 年,VCSEL 产品小规模量产,贡献 820 万营收,2022 年公司进一步在激光雷达、光通信、医美等领域产品做 好开发和交付准备。

  综合毛利率明显提升。2021 年公司综合毛利率达 53%,较 2018 年提升 22pct,国产替代进程加 速、公司 18W 单管芯片通过认证、产品认可度提高等多种因素助推公司综合毛利率提升。

  高功率激光芯片、VCSEL 协同发展。公司 IPO 募资投向“高功率激光芯片、器件、模块产能扩充 项目”、“VCSEL 及光通讯激光芯片产业化项目”和“研发中心建设项目”。高功率芯片扩产项目将提 高产能,扩大公司市场占有率,提升公司的行业影响力;VCSEL 产业化项目有助于公司增强产品 竞争力,将业务扩展到消费电子和光通信领域,有效地丰富公司整体的产品结构;研发投入聚焦 激光领域前沿技术研究课题,保持领先优势。

  高功率激光器厂商,业务从产业链上游拓展至中游。公司主要从事激光行业上游的高功率半导体 激光元器件(“产生光子”)、激光光学元器件(“调控光子”)的研发、生产和销售,目前正 在拓展激光行业中游的光子应用模块和系统业务。公司并购 LIMO 国际领先的微光学技术,结合 “产生光子”和“调控光子”,使得半导体激光器产生的光子能够直接整形为符合更多特定应用 所需的光斑形状、功率密度和光强分布,形成光子应用模块和系统。

  激光器产品广泛应用,五大领域均有布局。公司为固体激光器、光纤激光器生产企业和科研院所, 医疗美容设备、工业制造设备、光刻机核心部件生产商,激光雷达整机企业,半导体和平板显示 设备制造商等提供核心元器件及应用解决方案,产品逐步被应用于先进制造、医疗健康、科学研 究、汽车应用、信息技术五大领域。

  重视自主研发,技术水平领先。公司通过自主研发和技术积累,现已形成共晶键合技术、热管理 技术、热应力控制技术等九类核心技术,应用于半导体激光产品、激光光学产品、汽车应用产品, 技术水平国内领先,部分指标达到国际领先水平。

  知名客户云集,竞争优势凸显。公司在高功率半导体激光、激光光学领域积累了一定的技术优势 和市场地位,目前重点布局的汽车应用、泛半导体制程、医疗健康三大应用方向,也与多家业内 知名公司达成合作。

  营收稳定增长,归母净利润扭亏为盈。2018-2022 年公司营收保持稳定增长,根据 2022 业绩快 报,2022 年营收 5.5 亿,同比增长 16%;2019 年公司计提商誉减值导致亏损, 2020 年公司实现 扭亏,净利润连续高增长。2022 年归母净利润 1.3 亿,同比增长 88%。

  毛利率稳步提升,收购 LIMO 显成效。公司毛利率从 2018 年 42%提升至 2021 年 54%,对于 LIMO 收购业务协同增量逐步释放。LIMO 作为行业内技术领先的国际公司,主要对公司激光光学 业务产生收入贡献,业务占比逐步提升且毛利率一直处于较高水平。

  募投项目投向激光元器件与激光雷达。公司 IPO 募资投向“炬光科技东莞微光学及应用项目(一期 工程)”、“激光雷达发射模组产业化项目”和“研发中心建设项目”。公司扩产规划完全落地后, 将新增年产激光光学元器件 2600 万只、激光雷达发射模组 307 万台;研发中心建设将实现公司 技术研发及试验检测能力的逐步提升,为新技术与新产品的开发提供研发平台。

  LED 封装龙头,拓展半导体封装及膜材业务。公司以背光 LED 和照明 LED 为依托,拓展车用 LED、Mini/Micro LED、不可见光、高端照明等 LED 业务,同时向功率器件、光器件、光学膜材 等产业拓展。公司参股熹联光芯切入光芯片业务,后者全资收购 Sicoya 公司,主业为硅光芯片、 光电芯片、光电器件及光模块。光引擎、光模块产品技术领先。熹联光芯掌握硅光领域全套核心技术,涵盖芯片、引擎、模块的 开发、设计、流片、加工制造等,能够满足用户全产业链的多样化需求。在 2022 年 9 月中国光博 会上,熹联光芯展出 400G QSFP-DD DR4 硅光模块、800G OSFP/QSFP-DD DR8 硅光模块和 1.2T OBO 硅光引擎。硅光模块采用自研光电单片集成、收发单片集成硅光芯片,大大简化了芯 片器件数量和测试封装复杂度。800G DR8 满足 OSFP、QSFP-DD 协议,可与其他厂家模块实现 稳定互联互通,同时满足数据中心对光模块的低功耗高稳定性要求。硅光引擎利用先进封装技术, 实现了单路 100Gbps,总计 1.2T 光电传输速率,可支持客户定制化,体现了光电单片集成技术 在小尺寸高集成度方面的优势。

  从衬底到元件,布局四大领域。企业主要从事化合物半导体材料与器件相关业务,产品可分为光 电、射频前端、电力电子与光技术板块。子公司三安集成在光技术板块优势突出,可提供 VCSEL 芯片及阵列、DFB 激光器、光电二极管、雪崩光电二极管(APDs)、监控光电二极管(MPDs)等高 速光学产品的晶圆制造服务。三安集成已实现 10G VCSEL 量产,25G VCSEL 客户端验证通过, 消费及车载产品多数实现量产。

  光技术业务涵盖全波长、全速率光发射激光器与光接收探测器,进入知名客户供应链。公司激光 器及探测器芯片已经成功进入接入网 PON、5G 前传、数据中心、消费类 AOC 等市场领域,消费 类芯片已确定进入头部手机供应链、汽车激光雷达、扫地机器人等市场领域。公司充分的发挥平台优 势,积极研发硅光技术,备于助推更高速光通信应用市场需求。截至2022年上半年,公司光技术 产能扩充到 2000 片/月,规划产能为 2600 片/月,将最迟于 2024 年底完全投产。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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